Seminar ThingsBoard Edge CE/PE – Edge Computing, Offline-Betrieb und Synchronisation

Das Seminar plant und betreibt eine Edge-Architektur für lokale Verarbeitung, eingeschränkte Konnektivität und standortnahe Reaktion. Zentrale und lokale Entitäten, Synchronisationsbereiche, Rule Chains, lokale Dashboards, Alarmierung, Offline-Pufferung, Konflikte, Sicherheit, Deployment und Wiederanlauf werden zusammenhängend umgesetzt.

Inhaltsverzeichnis

• Lernziele und fachliche Einordnung.
• Schrittweise Seminarinhalte.
• Praxisübungen und Laborszenarien.
• Zielgruppe und Voraussetzungen.
• Didaktik und Arbeitsweise.

Lernziele

• Geeignete Edge-Anwendungsfälle, Verantwortungsgrenzen und Datenflüsse bestimmen.
• Cloud- und Edge-Komponenten sicher installieren, verbinden und synchronisieren.
• Lokale Datenverarbeitung, Alarmierung, Steuerung und Visualisierung unabhängig vom WAN betreiben.
• Offline-Phasen, Rücksynchronisation, Konflikte und Kapazitätsgrenzen kontrolliert behandeln.
• Edge-Standorte mit Monitoring, Updates, Backup, Security und standardisierten Runbooks skalierbar betreiben.

Schrittweise Seminarinhalte

1. Edge-Zielbild und Einsatzgrenzen

Schwerpunkt: Latenz, Verfügbarkeit, Bandbreite, Datenschutz, Standortautonomie, Gerätezahl, lokale Bedienung, Cloud-Abhängigkeiten und Betriebsverantwortung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Edge-Zielbild und Einsatzgrenzen“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Latenz, Verfügbarkeit, Bandbreite, Datenschutz, Standortautonomie, Gerätezahl, lokale Bedienung, Cloud-Abhängigkeiten und Betriebsverantwortung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein begründetes Edge- und Standortbetriebsmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

2. Komponenten und Synchronisationsarchitektur

Schwerpunkt: zentrale Plattform, Edge-Instanz, Edge-Verbindung, Entitäten, Geräte, Assets, Dashboards, Rule Chains, Alarme, Synchronisationsrichtungen und Scope.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Komponenten und Synchronisationsarchitektur“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von zentrale Plattform, Edge-Instanz, Edge-Verbindung, Entitäten, Geräte, Assets, Dashboards, Rule Chains, Alarme, Synchronisationsrichtungen und Scope modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine nachvollziehbare Cloud-Edge-Architektur dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

3. Installation und sichere Kopplung

Schwerpunkt: Edge-Server, Datenbank, Netzwerk, DNS, TLS, Credentials, Verbindung zur zentralen Instanz, Erstregistrierung, Zertifikate und Basistest.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Installation und sichere Kopplung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Edge-Server, Datenbank, Netzwerk, DNS, TLS, Credentials, Verbindung zur zentralen Instanz, Erstregistrierung, Zertifikate und Basistest modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine funktionsfähige und abgesicherte Edge-Instanz dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

4. Entitäten und Konfiguration bereitstellen

Schwerpunkt: Zuordnung von Devices, Assets, Customers, Dashboards, Rule Chains, Credentials, Attribute, Profile und kontrollierte Änderung zentraler Objekte.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Entitäten und Konfiguration bereitstellen“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Zuordnung von Devices, Assets, Customers, Dashboards, Rule Chains, Credentials, Attribute, Profile und kontrollierte Änderung zentraler Objekte modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen wiederholbaren Bereitstellungsprozess für Standortobjekte dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

5. Lokale Rule Engine und Echtzeitreaktion

Schwerpunkt: standortnahe Filter, Transformation, Alarme, RPC, lokale Integrationen, Prioritäten, Fail-Safe-Logik, Fehlerpfade und Rückmeldung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Lokale Rule Engine und Echtzeitreaktion“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von standortnahe Filter, Transformation, Alarme, RPC, lokale Integrationen, Prioritäten, Fail-Safe-Logik, Fehlerpfade und Rückmeldung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine autonome lokale Verarbeitungs- und Reaktionsstrecke dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

6. Lokale Dashboards und Bedienung

Schwerpunkt: Standortnutzer, Entity Aliases, Datenquellen, Echtzeit- und historische Werte, Alarme, Steueraktionen, Rollen und Betrieb bei WAN-Ausfall.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Lokale Dashboards und Bedienung“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Standortnutzer, Entity Aliases, Datenquellen, Echtzeit- und historische Werte, Alarme, Steueraktionen, Rollen und Betrieb bei WAN-Ausfall modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein lokales Bedien- und Visualisierungskonzept dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

7. Offline-Pufferung und Rücksynchronisation

Schwerpunkt: Verbindungsunterbrechung, lokale Speicherung, Queue, Reihenfolge, Datenvolumen, Wiederverbindung, Backlog, Bandbreitensteuerung und Vollständigkeitsprüfung.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Offline-Pufferung und Rücksynchronisation“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Verbindungsunterbrechung, lokale Speicherung, Queue, Reihenfolge, Datenvolumen, Wiederverbindung, Backlog, Bandbreitensteuerung und Vollständigkeitsprüfung modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen getesteten Offline- und Nachsynchronisationsprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

8. Konflikte und Datenkonsistenz

Schwerpunkt: gleichzeitige Änderungen, Attributverantwortung, Zeitstempel, Duplicate Events, Soll- und Ist-Zustand, Prioritätsregeln, manuelle Klärung und Audit.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Konflikte und Datenkonsistenz“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von gleichzeitige Änderungen, Attributverantwortung, Zeitstempel, Duplicate Events, Soll- und Ist-Zustand, Prioritätsregeln, manuelle Klärung und Audit modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein dokumentiertes Konflikt- und Konsistenzmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

9. Security und Standortschutz

Schwerpunkt: Netzsegmentierung, TLS, lokale Administratoren, Geräte-Credentials, Secret-Speicherung, physischer Zugriff, Logging, Zertifikatswechsel und Notfallzugang.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Security und Standortschutz“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Netzsegmentierung, TLS, lokale Administratoren, Geräte-Credentials, Secret-Speicherung, physischer Zugriff, Logging, Zertifikatswechsel und Notfallzugang modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis eine Edge-spezifische Härtungsbaseline dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

10. Monitoring, Update und Flottenbetrieb

Schwerpunkt: Verbindungsstatus, Speicher, Queue-Rückstand, Datenbank, Rule-Engine-Fehler, Zertifikate, Remote-Diagnose, Versionen, Rolloutwellen und Inventar.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Monitoring, Update und Flottenbetrieb“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Verbindungsstatus, Speicher, Queue-Rückstand, Datenbank, Rule-Engine-Fehler, Zertifikate, Remote-Diagnose, Versionen, Rolloutwellen und Inventar modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen skalierbaren Edge-Monitoring- und Updateprozess dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

11. Backup, Wiederanlauf und Austausch

Schwerpunkt: Sicherungsumfang, lokale Daten, Konfiguration, Restore, Hardwaretausch, Neuinstallation, Wiederzuordnung, Rücksynchronisation und Standortabnahme.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Backup, Wiederanlauf und Austausch“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Sicherungsumfang, lokale Daten, Konfiguration, Restore, Hardwaretausch, Neuinstallation, Wiederzuordnung, Rücksynchronisation und Standortabnahme modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis ein ausführbares Wiederanlauf- und Austausch-Runbook dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

12. Ende-zu-Ende-Test und Betriebsübergabe

Schwerpunkt: Normalbetrieb, WAN-Ausfall, Gerätestörung, lokale Alarmierung, RPC, Backlog, Reconnect, Konfliktfall, Recovery und dokumentierte Abnahme.

1. Ausgangslage, Schutzbedarf, technische Randbedingungen und Abnahmekriterien für den Themenblock „Ende-zu-Ende-Test und Betriebsübergabe“ erfassen.
2. Relevante Komponenten, Entitäten, Rollen, Schnittstellen und Abhängigkeiten anhand von Normalbetrieb, WAN-Ausfall, Gerätestörung, lokale Alarmierung, RPC, Backlog, Reconnect, Konfliktfall, Recovery und dokumentierte Abnahme modellieren.
3. Die erforderliche Konfiguration oder Prozessfolge in einer kontrollierten Laborumgebung schrittweise umsetzen und jeden Zwischenstand protokollieren.
4. Funktion, Berechtigungen, Datenfluss, Protokollierung, Fehlerverhalten und Grenzfälle mit definierten Positiv- und Negativtests prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen vollständigen technischen Abnahme- und Betriebsstandard dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Betriebs- oder Entwicklungsstandard überführen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Installation und Kopplung einer Edge-Laborinstanz mit einer zentralen Plattform.
• Bereitstellung von Geräten, Rule Chains und Dashboard auf dem Edge-Standort.
• Simulation eines WAN-Ausfalls mit lokaler Alarmierung und anschließender Rücksynchronisation.
• Analyse eines Attribut- und Zeitstempelkonflikts mit definierter Auflösungsregel.
• Durchführung eines Edge-Restore- oder Austauschablaufs mit Standortabnahme.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Edge- und IoT-Architektur, Standortbetrieb, OT- und Automatisierungstechnik, Plattformadministration, Netzwerk und Informationssicherheit.

Voraussetzungen: Solide ThingsBoard-Grundkenntnisse, Linux- und Netzwerkpraxis sowie Verständnis von Gerätekommunikation, Rule Engine und Betriebsprozessen.

Didaktik und Arbeitsweise

Kurze Fachimpulse werden unmittelbar durch Demonstrationen, strukturierte Konfigurationsschritte, praktische Übungen und kontrollierte Fehlerfälle vertieft. Jede Übung verwendet definierte Ausgangswerte, Prüfpunkte und Dokumentationsanforderungen. Dadurch entstehen nachvollziehbare Abläufe, die sich auf Entwicklungs-, Test- und Produktionsumgebungen übertragen lassen.